KR20130118675A - 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치는 기설정된 위치를 중심으로 별개의 패턴으로 분할되어, 상기 분할된 패턴에 대응하는 위치에 접촉객체의 터치를 인식하기 위한 패턴부와; 상기 각 분할된 패턴에 상기 접촉객체의 터치가 동시에 감지되는 경우 상기 분할된 패턴의 터치된 위치를 각각 별도의 전극배선을 통해 신호를 입력받는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 허상좌표의 발생을 방지할 수 있으며, 간단한 연산에 의해 터치된 접점의 개수를 정확히 파악할 수 있고, 단층 레이어에 의해서도 멀티터치를 정확히 인식할 수 있다.

Description

단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치 { INPUT APPARATUS HAVING SINGLE LAYER CAPACITIVE TOUCHSCREEN PANEL }

본 발명은 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 정전용량 방식으로 멀티터치가 가능한 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치에 관한 것이다.

휴대전화 등의 데이터 입력장치는 과거의 키패드형에서 터치패널의 구조로 진화하였다. 터치패널이 보다 큰 화면을 제공함과 동시에 데이터의 입력도 가능한 장점을 가지기 때문에 앞으로도 점점 큰 비중을 차지하게 될 것으로 예상된다.

종래의 터치패널은 정전용량 방식과, 자기장 방식과, SAW(Surface Acoustic Wave Type) 방식과, 적외선 방식, 저항막 방식 등으로 크게 구분된다.

이 중에서 정전용량 방식이 일반적으로 사용되는데, 정전용량 방식은 다시 별도의 구동신호 없이 접촉 감지된 전극 사이에서 생성되는 자체 정전용량(Self-Capacitance)을 이용하여 접촉을 인식하는 방식과, 구동신호를 인가하여 접촉 객체에 의해 다수의 감지전극 사이에서 발생하는 상호 정전용량(Mutual-Capacitance)을 이용하여 접촉을 인식하는 방식으로 구분할 수 있다. 이 중에서도 간단히 구현할 수 있는 자체 정전용량 방식이 주로 사용된다.

도 1은 자체 정전용량을 이용하는 종래의 터치패널에서 사용자에 의해 동시에 두 곳이 터치되는 경우 제어부가 이를 인식하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 정전식 터치패널 구조는 사용자가 터치한 위치의 행과 열만을 이용하여 좌표를 연산한다. 그러므로 사용자가 (X2, Y0)의 위치 및 (X1, Y3)의 위치를 동시에 터치하는 경우 종래의 터치패널에서는 사용자가 실제로 터치하지 않은 곳의 위치 즉, (X1, Y0) 및 (X2, Y3)의 위치까지도 터치한 것으로 인식하여 허상좌표(Ghost Point)가 발생하는 문제가 있다.

이렇게 단일 계층 레이어에서 발생되는 허상좌표의 문제를 해결하기 위해 종래의 터치스크린 패널을 가지는 입력장치는 접촉객체가 터치된 X좌표 및 Y좌표를 각각 별도로 인식하기 위해 패턴이 형성된 두 개의 레이어층을 이용한다. 그러나 이렇게 두 개의 레이어층을 이용하는 경우 제조비용이 증가할 뿐만 아니라, 접촉객체가 터치한 위치를 정확히 인식하기 어렵고 제조시 불량이 발생할 확률도 높은 문제가 있다.

따라서 본 발명은 허상좌표의 발생을 방지할 수 있는 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 간단한 연산에 의해 터치된 접점의 개수를 정확히 파악할 수 있는 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 본 발명은 단층 레이어에 의해서도 멀티터치를 정확히 인식할 수 있는 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은, 기설정된 위치를 중심으로 별개의 패턴으로 분할되어, 상기 분할된 패턴에 대응하는 위치에 접촉객체의 터치를 인식하기 위한 패턴부와; 상기 각 분할된 패턴에 상기 접촉객체의 터치가 동시에 감지되는 경우 상기 분할된 패턴의 터치된 위치를 각각 별도의 전극배선을 통해 신호를 입력받는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치에 의해 달성된다.

상기 패턴부는, 상기 분할된 위치의 좌측의 터치를 인식하는 제1영역패턴부와; 상기 분할된 위치의 우측의 터치를 인식하는 제2영역패턴부와; 상기 제1영역패턴부 및 상기 제2영역패턴부를 구분하는 제3영역패턴부를 포함할 수 있다.

상기 제3영역패턴부의 패턴두께는 제1축 방향을 따라 일단으로부터 상기 일단에 대응하는 타단까지 점진적으로 증가 또는 감소할 수 있다.

상기 패턴부는 상기 터치패널의 크기에 따라 제2축 방향으로 복수 개 형성될 수 있다.

상기 패턴부는 상기 제2축 방향으로 그 패턴의 형태가 좌우대칭으로 교번되어 복수 개 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치에 의하면, 허상좌표의 발생을 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치에 의하면, 간단한 연산에 의해 터치된 접점의 개수를 정확히 파악할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치에 의하면, 단층 레이어에 의해서도 멀티터치를 정확히 인식할 수 있다.

도 1은 종래의 터치패널에서 멀티터치를 인식하는 과정을 설명하기 위한 도면이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치의 패턴부의 패턴형상을 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치의 패턴부 전체형상을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치는 패턴부와, 제어부를 포함하며, 스마트폰을 포함하는 휴대전화와, 태블릿PC와, PDA와, 내비게이션 등과 같이 터치패널이 마련되어 데이터를 입력받을 수 있는 다양한 종류의 장치로 구현될 수 있다. 도 2는 본 발명에 따른 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치의 패턴부의 패턴형상을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치(100)의 패턴부(10)는 기설정된 위치를 중심으로 별개의 패턴으로 분할되어, 분할된 패턴에 대응하는 위치에 접촉객체의 터치를 인식한다.

본 발명에 따른 패턴부(10)는 ITO(Indium Tin Oxide; 인듐주석산화물) 패턴과, IZO(Indium Zinc Oxide; 인듐아연산화물) 패턴과, ZnO(Zinc Oxide; 아연산화물) 패턴과, CTO(Cadmium Tin Oxide; 카드뮴주석산화물) 패턴 등과 같이 정전용량이 발생할 수 있는 모든 물질로 구현되는 패턴을 포함하여 터치패널 내부의 투명도전막에 형성될 수 있으며, 각각의 패턴이 별개로 외곽의 전극배선(L)에 의해 다수의 전극에 연결될 수 있다. 그리고 본 발명에 따른 터치패널은 PET(Polyethylene Terephthalate)와, PMMA(Polymethyl Methacrylate)와, COC(Cyclic Olefin Copolymer)와, PC(Polycarbonate)와, 유리 또는 강화유리 중 어느 하나로 구현될 수 있다.

제어부(미도시)는 이렇게 분할된 패턴에 접촉객체의 터치가 동시에 감지되는 경우 분할된 패턴의 터치된 위치를 각각 별도의 전극배선을 통해 신호를 입력받으며, 이렇게 입력된 신호에 의해 사용자의 터치에 대응하는 기능을 수행하도록 한다. 본 발명에 따른 제어부는 마이컴 및 이를 구동하기 위한 소프트웨어로 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 패턴부(10)는 중앙을 중심으로 제1영역패턴부(11)와, 제2영역패턴부(12)로 구분되는 것이 바람직하다. 그리하여 제1영역패턴부(11)는 중앙을 중심으로 사용자가 터치패널의 좌측 영역을 터치하는 것을 감지하며, 제2영역패턴부(12)는 중앙을 중심으로 사용자가 터치패널의 우측 영역을 터치하는 것을 감지할 수 있다.

그리고 제1영역패턴부(11)와 제2영역패턴부(12)를 구분하는 제3영역패턴부(13)가 제1축, 그 일예로 X축 전체에 걸쳐 형성되는데, 제3영역패턴부(13)는 이렇게 제1영역패턴부(11)와 제2영역패턴부(12)를 구분함으로써 멀티터치가 인식되는 지점을 구분짓는 역할을 한다.

패턴부(10)에 포함되는 제1영역패턴부(11)와, 제2영역패턴부(12)와, 제3영역패턴부(13)는 각각이 별도의 전극배선(L)에 연결되어 제어부로 신호를 전달한다. 사용자가 터치패널의 임의의 지점을 터치하는 경우 패턴부(10)를 통해 감지되는 커패시턴스가 증가할 수 있다. 이를 통해 본 발명에 따른 제어부는 각 영역패턴부(11, 12, 13)에 연결되어 있는 전극배선(L) 중 어느 하나의 전극배선에서 감지되는 커패시턴스의 증가위치를 인식하여 최종적으로 사용자가 터치한 지점을 파악할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 제3영역패턴부(13)는 사용자의 터치에 의해 발생되는 전류의 흐름을 통해 산출되는 정전용량의 값을 보정하는 역할도 수행한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 제3영역패턴부(13)는 제1축 방향으로 이동할수록 패턴의 두께가 증가한다.

본 발명에 따른 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치(100)는 별도의 구동신호 없이 접촉 감지된 전극 사이에서 생성되는 자체 정전용량(Self-Capacitance)을 이용하여 접촉을 인식하는 바, 자체 정전용량은 유전율 및 터치된 지점과 패턴부(10)와의 거리에 비례하며, 접촉 객체와 패턴부(10)가 중첩되는 면적에는 반비례한다. 따라서, 본 발명에 따른 제3영역패턴부(13)와 같이 제1축 방향으로 패턴의 두께가 일정한 기울기를 가지고 증가하는 경우, 사용자가 터치한 지점의 개수와 생성된 정전용량은 정비례하게 되므로 생성된 정전용량을 통해 사용자가 터치한 위치 및 터치한 지점의 개수를 정확하게 파악할 수 있다.

예를 들어, 사용자에 의해 하나의 지점이 터치되는 경우 발생되는 전류의 양을 100이라고 가정하면, 제3영역패턴부(13)의 패턴두께가 제1축 방향을 따라 점진적으로 비례하여 증가하므로 사용자에 의해 두 개의 지점이 동시에 터치되는 경우 150의 전류가 발생되고 세 개의 지점이 동시에 터치되는 경우 200의 전류가 발생하게 된다.

여기서 제1영역패턴부(11)와 제2영역패턴부(12)도 제3영역패턴부(13)와 일정한 거리를 유지하여 분리되어 있기 때문에, 제1영역패턴부(11) 및 제2영역패턴부(12)의 패턴두께는 제3영역패턴부(13)가 가지는 패턴두께의 변화와 동일하게 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 제3영역패턴부(13)는 터치패널의 폭과 동일한 폭을 가지면서 제1축 방향으로 연속적으로 존재하며 그 패턴의 두께가 점진적으로 증가 또는 감소하기 때문에, 터치 후 드래그와 같은 사용자의 연속적인 동작도 정확히 인식할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치의 패턴부 전체형상을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치(100)의 패턴부(10)는 제2축, 그 일예로 Y축 방향으로 패턴부(10)가 복수 개가 배치되는 것도 가능하다. 이로써, 터치패널의 크기에 관계없이 터치패널의 전체에 패턴부(10)를 형성하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 패턴부(10)는 제2축 방향으로 그 패턴의 형태가 좌우대칭으로 교번되어 복수 개 형성될 수 있다. 즉, 첫 번째 행에 위치하는 패턴부(10)와 두 번째 행에 위치하는 패턴부(10)가 좌우대칭의 형상을 가짐으로써, 허상좌표의 발생을 방지함과 동시에 정확하게 사용자가 터치한 위치를 인식할 수 있다. 그리고 하나의 제1영역패턴부(11)와 제2영역패턴부(12)와 제3영역패턴부(13)로 이루어진 하나의 패턴부 그룹은 제1축 방향을 따라 점진적으로 기울기가 증가하거나 감소하기 때문에 패턴부 그룹이 한 쌍을 이루는 경우 정확히 터치패널과 동일한 사각형 형상을 가지게 된다.

이로써, 본 발명에 따른 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치에 의하면, 사용자가 동시에 터치패널을 터치하는 경우에도 터치된 각 위치의 패턴이 분산되어 허상좌표의 발생을 방지하고 멀티터치를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치에 의하면, 단층 레이어에 의해 멀티터치의 인식이 가능하므로, 장치의 두께를 줄일 수 있으며 복층 레이어로 구현하기 위해 필요한 강화유리 또는 절연체나 층간 결합을 위한 접착제 등을 생략할 수 있으므로 제조비용을 훨씬 절감할 수 있다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

10 : 패턴부 11 : 제1영역패턴부
12 : 제2영역패턴부 13 : 제3영역패턴부
L : 전극배선

Claims (5)

1. 기설정된 위치를 중심으로 별개의 패턴으로 분할되어, 상기 분할된 패턴에 대응하는 위치에 접촉객체의 터치를 인식하기 위한 패턴부와;
   상기 각 분할된 패턴에 상기 접촉객체의 터치가 동시에 감지되는 경우 상기 분할된 패턴의 터치된 위치를 각각 별도의 전극배선을 통해 신호를 입력받는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 패턴부는,
   상기 분할된 위치의 좌측의 터치를 인식하는 제1영역패턴부와;
   상기 분할된 위치의 우측의 터치를 인식하는 제2영역패턴부와;
   상기 제1영역패턴부 및 상기 제2영역패턴부를 구분하는 제3영역패턴부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제3영역패턴부의 패턴두께는 제1축 방향을 따라 일단으로부터 상기 일단에 대응하는 타단까지 점진적으로 증가 또는 감소하는 것을 특징으로 하는 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 패턴부는 상기 터치패널의 크기에 따라 제2축 방향으로 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 패턴부는 상기 제2축 방향으로 그 패턴의 형태가 좌우대칭으로 교번되어 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 단일 계층 정전용량 터치스크린 패널을 가지는 입력장치.

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